Морская биота региона произошла от представителей Индийского и Тихого океанов, попавших в Карибское море до возникновения Панамского перешейка около 4 млн лет назад. В Карибском море обитают примерно 450 видов рыб, в том числе акулы (бычья акула, тигровая акула, шёлковая акула и карибская рифовая акула), летучие рыбы, морские дьяволы, оранжевоплавничный хирург, рыба-ангел, глазчатая рыба-бабочка, рыбы-попугаи, гигантский окунь, тарпон и мурены. Во всём Карибском регионе производится промышленный вылов лангустов, сардин (у берегов Юкатана) и некоторых видов тунцов. Альбулевые, барракуды, марлины и ваху популярны у рыбаков-любителей.
Млекопитающие Карибского региона представлены 90 видами, встречаются кашалоты, горбатые киты и дельфиновые. У острова Ямайка обитают тюлени и американские ламантины. Обитавший ранее в регионе карибский тюлень-монах считается вымершим; под угрозой вымирания находится представители родного для региона семейства щелезубов.
Все 170 видов амфибий, обитающие в регионе, являются эндемичными. Ареалы практически всех представителей семейств жаб, древолазов, квакш и свистунов ограничены каким-либо одним островом.
В Карибском регионе зарегистрировано 600 видов птиц, 163 из которых эндемичны для региона, например тоди, кубинский шилоклювый дятел и пальмовый чекан. Из эндемиков 48 видов находятся под угрозой вымирания: пуэрториканский амазон, кубинский погоныш, кубинский крапивник и др. Антильские острова наряду с Центральной Америкой лежат на пути миграции птиц из Северной Америки, поэтому размеры популяций птиц подвержены сильным сезонным колебаниям. В лесах водятся попугаи, сахарные птицы и туканы, над открытым морем можно встретить фрегатов и фаэтонов.